Question

含有SiO₂杂质的赤铁矿（主要成分Fe₂O₃）粉末10g和50mL H₂SO₄溶液充分反应后，再加入5.04g铁粉，这时能产生氢气448mL（标况），反应后余铁粉1.12g．求：
（1）赤铁矿中铁的质量分数．
（2）H₂SO₄的物质的量浓度．

Answer 1

考点：有关混合物反应的计算

专题：计算题

分析：（1）反应的溶液中加入铁粉，生成氢气，说明赤铁矿与硫酸反应后硫酸有剩余，根据氢气的体积计算剩余硫酸的物质的量、与剩余硫酸反应的铁的物质的量，进而计算与铁离子反应的Fe粉的物质的量，根据Fe与铁离子反应方程式计算溶液中n（Fe³⁺），根据铁元素守恒结合m=nM计算赤铁矿中铁元素的质量，再根据质量分数定义计算；
（2）反应后的溶液为硫酸亚铁溶液，根据铁原子守恒可知n（Fe²⁺）=n（Fe³⁺）=Fe₂O₃）+n_反应（Fe），根据电荷守恒n（SO₄^2-）=n（Fe²⁺），再根据c=

n

V

计算．

解答： 解：（1）反应的溶液中加入铁粉，生成氢气，说明赤铁矿与硫酸反应后硫酸有剩余，生成氢气的物质的量=

0.448L

22.4L/mol

=0.02mol，则：
     Fe+H₂SO₄=FeSO₄+H₂↑
0.02mol 0.02mol    0.02mol
与铁离子反应的铁粉的物质的量=

5.04g-1.12g

56g/mol

-0.02mol=0.05mol，则：
    2Fe³⁺+Fe=3Fe²⁺，
0.1mol   0.05mol
根据铁元素守恒可知，赤铁矿中铁元素的质量=0.1mol×56g/mol=5.6g，
故赤铁矿中铁元素的质量分数=

5.6g

10g

×100%=56%，
答：赤铁矿中铁元素的质量分数为56%．
（2）反应后的溶液为硫酸亚铁溶液，根据铁原子守恒可知n（Fe²⁺）=n（Fe³⁺）+n_反应（Fe）=0.1mol+

5.04g-1.12g

56g/mol

=0.17mol，根据电荷守恒n（SO₄^2-）=n（Fe²⁺）=0.17mol，
故原硫酸溶液物质的量浓度=

0.17mol

0.05L

=3.4mol/L，
答：原硫酸溶液物质的量浓度为3.4mol/L．

点评：本题考查混合物的有关计算，难度中等，清楚发生的反应是解题的关键，注意（2）中根据守恒思想进行的计算，可以根据方程式直接计算．